论文部分内容阅读
[摘 要]随着我国经济社会的迅速发展，生产生活的用电量不断增加。在这一背景下，电网安全维护的价值日益凸显出来。我国电网的变电站自动化水平越来越高，有利于确保变电站负载能力可以满足电力的要求。变电技术经过长期的发展，已经逐步实现了自动化、数字化以及智能化。本文简要介绍变电站继电保护的原理以及作用，在此基础上重点探讨常用的变电站继电保护二次系统接地技术方案。
[关键词]变电站；继电保护；原理；二次系统；接地技术方案
中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0051-01
接地是指电气设备同大地之间进行电气连接，其中接地设备主要包括接地体以及接地线。接地设备能够防止人体接触电气设备意外释放的电力，从而预防安全事故的发生，通过电气设备外壳接地实现安全接地，同时接地系统也能够确保电气设备可以正常运转[1]。
一、继电保护概述
继电保护的原理主要体现在以下几个方面。一方面是电路出现故障的时候，绝大部分情况下都会发生电流突然下降、电压突然上升或者是电压、电流之间相位角出现改变的问题。继电保护系统能够抓住这方面的改变[2]。另一方面通过利用电网正常情况下以及发生故障时各种物理量之间的不同，来做到电网的保护，避免电流过低过高、电压过高过低、电流电压的相位角不够正常，温度上升以及电压电流比值不够正常等问题的出现[3]。一旦接收到非正常信号，就会生成继电保护动作，非正常问题程度越是明显，跳闸速度也就越快，从而在最短的时间内避免事故发展。
电力系统在安全防护过程当中，需要树立防范为主的理念，重大事故发生之后采取补救的措施往往是为时已晚，因此需要加强安全维护。在电网发生设备故障甚至影响到安全运行的情况下，例如出现两相短路、三相短路或者是单相接地等问题的时候，继电保护能够及时跳闸从而使得被保护设备的能够从电网当中脱离，防止事故进一步恶化[4]。电网运行环节，要是发生非正常的问题或者是设备故障，继电保护同样能够提出警告，从而尽快加以维护，确保电网系统能够恢复正常运行，各个变电站可以正常工作。可以说继电保护对提高电力系统智能化、自动化以及工业生产控制都有着不容忽视的重要价值[5]。
二、变电站系统继电保护的作用
电网在发生故障之后，往往会诱发以下几个方面的问题。第一，导致电网系统当中的电压在短时间内明显下降，这样就容易导致用户正常负荷的工作遭到不利影响。第二，出现故障的位置通常都会存在比较明显的短路电流，从而导致电弧给电气设备带来程度不一的损坏[6]。第三，影响发电机可靠运行，甚至有可能使得系统出现振荡，在问题严重的情况下会导致电力系统的整个崩溃。第四，故障导致的电流流经电气设备的时候，会导致设备的温度上升，从而严重影响到设备正常使用寿命。要是电流过大可能直接使得设备损坏而无法使用。变电站的继电保护可以确保在出现故障的时候，在最短的事件内把故障的位置从线路当中分离出去，从而最大限度减轻故障带来的破坏，并且缩小故障波及的范围，保证电力系统可靠安全运行。
三、变电站继电保护二次系统接地技术方案
第一，工作接地方案。所谓工作接地指的是电力系统当中的某些点为确保电气设备能够正常工作而进行接地。电源的中性点以及接地装置之间使用金属加以连接，也就是确保变电设备在运行的时候要接地，比如配电变压器中性点的接地以及发电机中性点的接地。工作接地并不针对直流48v的正极以及24v负极等设备。屏蔽接地同样属于工作接地。在配电当中工作接电属于辅助位置，需要指出的是点位接线要避免外露，更需要避免同其它的接地系统之间连接，例如防静电接地以及直流接地混接，也不能同PE线加以连接。在正常条件下或者是出现事故的时候，工作接地都需要加以维护，从而确保变电站的输电设备能够正常工作。
第二，雷电接地方案。雷电向来是影响到电网系统日常运行的主要自然灾害之一，特别是对于那些频发雷电的季节以及地区，更需要做好针对性的防范措施，因此雷电接地技术的价值就体现出来。在雷电击打电网设备的时候，会出现运输电路过电压的问题，使得输电线的路对或者是或相间发生闪络，甚至损坏变压器或者是电气开关设备。如果雷击变电站，还有可能导致一次回路遭到非正常干扰或是二次系统遭到雷电电磁的干扰。其中电磁干扰会借助于输电线路的感应、传导以及辐射等不同的途径，侵入到变电站二次系统当中的电力电子元件，从而导致电站二次系统发生严重的故障，甚至难以维持正常运转，如果问题恶劣甚至会破坏变电站当中的二次系统设备，带来严重的損失。变电站的继电保护系统，常用的雷电接地设备主要是由引下线、接闪器以及接地装置等部分联合组成的。其中接闪器主要是用来改进抗雷击性能的金属物件，它能够直接接受雷击。接闪器主要包括避雷线、避雷针以及避雷带等不同的形式。在户外变电站当中主要使用避雷针，确保电气设备以及建筑物都处在防范范围当中，防止发生雷击问题而使得电网瘫痪。在选择使用避雷设备方面，需要根据变压器特性以及电力设备特性来合理确定。
第三，安全接地方案。安全接地是指对电力设施外壳同大地之间连接，让电气设备的外漏电流能够沿着线路流到大地，避免电气设备给动物以及人体造成伤害，保证动物以及人体安全。安全接地设备在电压方面，主要受电气设备电阻因素的影响。安全接地设备需要确保电气设备生成的电压以及人体电阻之间形成电流，低于人体安全电流的上限，这样一来就能够发挥保护人体的效果。很多经济发展比较落后的地区，为了确保用电设备可以安全用电，都做到了接地保护以及接零保护，但是并没有防范漏电这一问题。人们需要高度重视这方面的问题。电气设备接地保护，在缺乏保护的情况下，电压以及人体当中电阻能够形成的电流要远远超过安全电流的范围，这样一来就很有可能发生触电事故。变电站当中的接地系统也需要遵循相关标准的规定，从而确保接地设备可以发挥保护电力设备以及人体安全的功能。
综上所述，接地技术方案向着经济高效以及安全稳定的方向发展，从而保证网电系统的正常运转。接地保护在输电过程当中有着不容忽视的重要价值，一方面能够保护电网设备，另一方面还关系到用户的用电安全，这就需要研究人员进一步深入研究继电保护二次系统的接地技术。
参考文献
[1]冯亚东，李彦，王松，等.IEC61850-9-2点对点采样值传输在继电保护中的实现与应用[J].电力系统自动化，2015，36（2）：82-85.
[2]贾巍，曹津平，李伟.数字化变电站中过程层的技术研究[J].电力自动化设备，2014，28（10）：71-74.
[3]胡春潮，蔡泽祥，竹之涵.提高数字化变电站关键报文传输可靠性方法研究[J].电力系统保护与控制，2015，39（9）：91-96.
[4]李文正，李宝伟，倪传坤，等.智能变电站光纤差动保护同步方案研究[J].电力系统保护与控制，2014，40（16）：136-140.
[5]李锋，谢俊，赵银凤，等.基于IEC61850的智能变电站交换机IED信息模型[J].电力系统自动化，2015，36（7）：76-80.
[6]李宝伟，倪传坤，唐艳梅，等.智能变电站组网传输采样值光纤差动保护同步方案研究[J].电力系统保护与控制，2015，41（9）：142-147.
[关键词]变电站；继电保护；原理；二次系统；接地技术方案
中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0051-01
接地是指电气设备同大地之间进行电气连接，其中接地设备主要包括接地体以及接地线。接地设备能够防止人体接触电气设备意外释放的电力，从而预防安全事故的发生，通过电气设备外壳接地实现安全接地，同时接地系统也能够确保电气设备可以正常运转[1]。
一、继电保护概述
继电保护的原理主要体现在以下几个方面。一方面是电路出现故障的时候，绝大部分情况下都会发生电流突然下降、电压突然上升或者是电压、电流之间相位角出现改变的问题。继电保护系统能够抓住这方面的改变[2]。另一方面通过利用电网正常情况下以及发生故障时各种物理量之间的不同，来做到电网的保护，避免电流过低过高、电压过高过低、电流电压的相位角不够正常，温度上升以及电压电流比值不够正常等问题的出现[3]。一旦接收到非正常信号，就会生成继电保护动作，非正常问题程度越是明显，跳闸速度也就越快，从而在最短的时间内避免事故发展。
电力系统在安全防护过程当中，需要树立防范为主的理念，重大事故发生之后采取补救的措施往往是为时已晚，因此需要加强安全维护。在电网发生设备故障甚至影响到安全运行的情况下，例如出现两相短路、三相短路或者是单相接地等问题的时候，继电保护能够及时跳闸从而使得被保护设备的能够从电网当中脱离，防止事故进一步恶化[4]。电网运行环节，要是发生非正常的问题或者是设备故障，继电保护同样能够提出警告，从而尽快加以维护，确保电网系统能够恢复正常运行，各个变电站可以正常工作。可以说继电保护对提高电力系统智能化、自动化以及工业生产控制都有着不容忽视的重要价值[5]。
二、变电站系统继电保护的作用
电网在发生故障之后，往往会诱发以下几个方面的问题。第一，导致电网系统当中的电压在短时间内明显下降，这样就容易导致用户正常负荷的工作遭到不利影响。第二，出现故障的位置通常都会存在比较明显的短路电流，从而导致电弧给电气设备带来程度不一的损坏[6]。第三，影响发电机可靠运行，甚至有可能使得系统出现振荡，在问题严重的情况下会导致电力系统的整个崩溃。第四，故障导致的电流流经电气设备的时候，会导致设备的温度上升，从而严重影响到设备正常使用寿命。要是电流过大可能直接使得设备损坏而无法使用。变电站的继电保护可以确保在出现故障的时候，在最短的事件内把故障的位置从线路当中分离出去，从而最大限度减轻故障带来的破坏，并且缩小故障波及的范围，保证电力系统可靠安全运行。
三、变电站继电保护二次系统接地技术方案
第一，工作接地方案。所谓工作接地指的是电力系统当中的某些点为确保电气设备能够正常工作而进行接地。电源的中性点以及接地装置之间使用金属加以连接，也就是确保变电设备在运行的时候要接地，比如配电变压器中性点的接地以及发电机中性点的接地。工作接地并不针对直流48v的正极以及24v负极等设备。屏蔽接地同样属于工作接地。在配电当中工作接电属于辅助位置，需要指出的是点位接线要避免外露，更需要避免同其它的接地系统之间连接，例如防静电接地以及直流接地混接，也不能同PE线加以连接。在正常条件下或者是出现事故的时候，工作接地都需要加以维护，从而确保变电站的输电设备能够正常工作。
第二，雷电接地方案。雷电向来是影响到电网系统日常运行的主要自然灾害之一，特别是对于那些频发雷电的季节以及地区，更需要做好针对性的防范措施，因此雷电接地技术的价值就体现出来。在雷电击打电网设备的时候，会出现运输电路过电压的问题，使得输电线的路对或者是或相间发生闪络，甚至损坏变压器或者是电气开关设备。如果雷击变电站，还有可能导致一次回路遭到非正常干扰或是二次系统遭到雷电电磁的干扰。其中电磁干扰会借助于输电线路的感应、传导以及辐射等不同的途径，侵入到变电站二次系统当中的电力电子元件，从而导致电站二次系统发生严重的故障，甚至难以维持正常运转，如果问题恶劣甚至会破坏变电站当中的二次系统设备，带来严重的損失。变电站的继电保护系统，常用的雷电接地设备主要是由引下线、接闪器以及接地装置等部分联合组成的。其中接闪器主要是用来改进抗雷击性能的金属物件，它能够直接接受雷击。接闪器主要包括避雷线、避雷针以及避雷带等不同的形式。在户外变电站当中主要使用避雷针，确保电气设备以及建筑物都处在防范范围当中，防止发生雷击问题而使得电网瘫痪。在选择使用避雷设备方面，需要根据变压器特性以及电力设备特性来合理确定。
第三，安全接地方案。安全接地是指对电力设施外壳同大地之间连接，让电气设备的外漏电流能够沿着线路流到大地，避免电气设备给动物以及人体造成伤害，保证动物以及人体安全。安全接地设备在电压方面，主要受电气设备电阻因素的影响。安全接地设备需要确保电气设备生成的电压以及人体电阻之间形成电流，低于人体安全电流的上限，这样一来就能够发挥保护人体的效果。很多经济发展比较落后的地区，为了确保用电设备可以安全用电，都做到了接地保护以及接零保护，但是并没有防范漏电这一问题。人们需要高度重视这方面的问题。电气设备接地保护，在缺乏保护的情况下，电压以及人体当中电阻能够形成的电流要远远超过安全电流的范围，这样一来就很有可能发生触电事故。变电站当中的接地系统也需要遵循相关标准的规定，从而确保接地设备可以发挥保护电力设备以及人体安全的功能。
综上所述，接地技术方案向着经济高效以及安全稳定的方向发展，从而保证网电系统的正常运转。接地保护在输电过程当中有着不容忽视的重要价值，一方面能够保护电网设备，另一方面还关系到用户的用电安全，这就需要研究人员进一步深入研究继电保护二次系统的接地技术。
参考文献
[1]冯亚东，李彦，王松，等.IEC61850-9-2点对点采样值传输在继电保护中的实现与应用[J].电力系统自动化，2015，36（2）：82-85.
[2]贾巍，曹津平，李伟.数字化变电站中过程层的技术研究[J].电力自动化设备，2014，28（10）：71-74.
[3]胡春潮，蔡泽祥，竹之涵.提高数字化变电站关键报文传输可靠性方法研究[J].电力系统保护与控制，2015，39（9）：91-96.
[4]李文正，李宝伟，倪传坤，等.智能变电站光纤差动保护同步方案研究[J].电力系统保护与控制，2014，40（16）：136-140.
[5]李锋，谢俊，赵银凤，等.基于IEC61850的智能变电站交换机IED信息模型[J].电力系统自动化，2015，36（7）：76-80.
[6]李宝伟，倪传坤，唐艳梅，等.智能变电站组网传输采样值光纤差动保护同步方案研究[J].电力系统保护与控制，2015，41（9）：142-147.